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Untersuchung Neuer Methoden zur Darstellung von Mikroporösen Polymernetzwerken

Widling, Christian - Bergische Universität Wuppertal (2016)


Das Forschungsgebiet der porösen Materialien ist ein schnell wachsendes Gebiet im Bereich der Materialwissenschaften. Während der letzten zwanzig Jahre wurden neue Materialien wie metallorganische Netzwerke (MOFs) und kovalente, organische Netzwerke (COFs) entwickelt und erste Anwendungen vorgestellt. Durch Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Katalyse, Gasspeicherung und, in den letzten Jahren, auch in der organischen Elektronik, stellen sie ein hochinteressantes Forschungsgebiet dar. Hierbei besitzt keine der Materialklassen herausragende Eigenschaften für alle Anwendungsgebiete, alle Materialien haben ihre Vor- und Nachteile.

In dieser Arbeit werden drei Methoden zur Darstellung mikroporöser Polymernetzwerke (MPNs) vorgestellt. In Kapitel 2 wird gezeigt, dass eine Darstellung durch eine thermische Deiodierung von Iod-funktionalisierten Monomeren möglich ist. Hierfür wurden die optimalen Reaktionsparameter bezüglich Reaktionstemperatur und Reaktionszeit ermittelt und somit BET-Oberflächen von bis zu 732 m2/g erzielt. Eine Darstellung von mikroporösen Polymernetzwerken mittels Diels-Alder-Reaktionen wird in Kapitel 3 beschrieben. Diese MPNs werden durch eine Reaktion von A2-Dienen und B3-oder B4-Dienophilen hergestellt. Im Rahmen der Sorptionsuntersuchungen zeigte sich, dass die Trocknung mit überkritischem Kohlendioxid im Vergleich zur Gefriertrocknung und dem Trocknen im Hochvakuum am vorteilhaftesten ist.

Letztlich wird in Kapitel 4 die erfolgreiche Synthese von MPNs aus neuen, Carbonyl-funktionalisierten Monomeren durch eine Säure-katalysierte Cyclotrimerisierungsreaktion unter übergangsmetallfreien Bedingungen beschrieben. Zusätzlich wird gezeigt, dass die Synthese auch unter lösungsmittelfreien Bedingungen durchführbar ist und zu BET-Oberflächen von bis zu 868 m2/g führt.


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